KR20110077492A - 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110077492A
KR20110077492A KR1020090134091A KR20090134091A KR20110077492A KR 20110077492 A KR20110077492 A KR 20110077492A KR 1020090134091 A KR1020090134091 A KR 1020090134091A KR 20090134091 A KR20090134091 A KR 20090134091A KR 20110077492 A KR20110077492 A KR 20110077492A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoelectric
power generation
electrode
thermoelectric module
insulating film
Prior art date
Application number
KR1020090134091A
Other languages
English (en)
Inventor
오민욱
박수동
김봉서
민복기
이희웅
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020090134091A priority Critical patent/KR20110077492A/ko
Publication of KR20110077492A publication Critical patent/KR20110077492A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Abstract

본 발명은 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 발전용 열전 모듈은, p형과 n형이 일방향으로 교번하여 배치되며, 일방향의 직각방향으로도 교번하여 배치되어, 매트릭스 형상을 이루는 복수의 열전 소자; 일방향으로 이웃하는 p형과 n형 열전 소자의 상면 또는 하면에 형성되어 서로 전기적으로 연결하며, 일방향의 양단 열전 소자로부터 돌출시킨 돌출 부분이 선택적으로 용착되어 전체의 열전 소자를 전기적으로 직렬연결하는 전극; 교번하여 배치되는 열전 소자 사이에 충전(充塡)되며, 전극이 형성된 열전 소자의 외면에 코팅되는 내열성 절연 필름; 코팅된 내열성 절연 필름 상에 형성되는 스테인리스 패키지; 및 직렬연결을 이루는 전극의 양단에 연결되며, 스테인리스 패키지로부터 인출되는 한 쌍의 인출 전선을 포함한다.
본 발명의 발전용 열전 모듈은 크기 및 형상 변경이 용이하고, 제조 공정이 간단하며, 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
열전 소자, 발전용 열전 모듈, 폴리이미드, 스테인리스 패키지

Description

발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법{thermoelectric module for generation and method for manufacturing the same}
본 발명은 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
열전 소자(thermoelectric element)는 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자를 총칭하는 것으로, 회로의 안정화와 열, 전력, 빛 검출 등에 사용하는 서미스터, 온도를 측정할 때 사용하는 제베크효과를 이용한 소자, 냉동기나 항온조 제작에 사용되는 펠티에소자 등이 있다.
특히, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크효과를 이용한 소자는, 최근 전 세계적으로 화석 연료 사용에 따른 환경오염 문제, 에너지 고갈 문제 등이 심각하게 대두되면서, 대체 에너지로서 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 열전 소자를 이용하여 대체 에너지원으로 구성한 발전용 열전 모듈은, 양단에서의 온도차에 의해 고온단 부위에서 저온단 부위로 열 이동시 n형 열전 소자와 p형 열전 소자에서 각각 전자와 홀(hole)이 고온단에서 저온단으로 이동함으로써, 전기적 에너지가 발생된다.
또한, 발전용 열전 모듈의 효율은 n형 및 p형 열전 소자의 열기전력, 열전도도 및 전기 비저항과 같은 열전특성과 열전소자 커플(couple) 수에 의해 결정된다. 무소음, 무진동으로 유지, 보수가 필요 없고, 신뢰성이 높은 열전발전은 초기에는 군사용 전원 장치를 비롯한 특수 소형 전원 장치에의 응용을 위해 개발되었으나, 온도차만 부여하면 발전이 가능하므로 100℃ 미만의 저열원에서 1000℃ 정도의 고열원에 걸쳐 이용 가능한 열원의 종류가 다양하기 때문에 산업 폐열을 이용한 열전 발전기, 대체 독립 전원 등의 분야로 경제적 용도가 크게 확대되고 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 발전용 열전 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 발전용 열전 모듈은 상하 알루미나 기판(111, 112), 전극(131), 솔더(solder, 132), 열전 소자(133) 및 인출 전선(140)으로 구성된다. 이와 같은 구성을 갖는 종래의 발전용 열전 모듈의 제조 공정은 다음과 같다.
먼저, 하부 알루미나 기판(111) 상에 구리(Cu) 또는 은(Ag) 페이스트를 스크린 프린팅 기법을 통하여 패터닝(patternig) 후 소결하여 전극(131)을 형성한다. 다음으로, 전극(131) 상에 체 모양의 얇은 판을 이용하여 솔더(132)를 도포한다. 다음으로, 전극(131) 패터닝에 대응되도록 열전 소자(133)를 배치한 후, 160℃ ~ 200℃의 온도에서 프레스 공정을 거쳐 하부 알루미나 기판(111) 상의 전극(131)과 열전 소자(133)의 접합이 이루어진다. 다음으로, 상부 알루미나 기판(112)에도 전극 패터닝과 솔더 도포 공정을 거친 후, 마지막으로 160℃ ~ 200℃의 온도에서 프레스 공정을 거쳐 열전 모듈을 완성한다.
이와 같이 제조되는 종래의 발전용 열전 모듈은 제작시 미리 열전 모듈의 크기 및 형상이 결정되어야 하므로, 설계 변경이 용이하지 못한 문제점이 있다.
또한, 발전용 열전 모듈은 생산된 전력의 차체 손실을 억제하기 위해 내부 저항이 낮은 것이 매우 유리하지만, 종래의 발전용 열전 모듈은 p형과 n형 열전 소자 사이에 절연을 위한 상당히 넓은 공기층이 있기 때문에, 공기 절연층으로 인해 발전용 열전 모듈의 단면적이 감소하여 내부 저항이 높다. 즉, 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 크기 및 형상 변경이 용이하고, 제조 공정이 간단한 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내부 저항을 감소시켜 발전 효율이 향상된 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 발전용 열전 모듈은, p형과 n형이 일방향으로 교번하여 배치되며, 일방향의 직각방향으로도 교번하여 배치되어, 매트릭스 형상을 이루는 복수의 열전 소자; 일방향으로 이웃하는 p형과 n형 열전 소자의 상면 또는 하면에 형성되어 서로 전기적으로 연결하며, 일방향의 양단 열전 소자로부터 돌출시킨 돌출 부분이 이웃하는 돌출 부분과 선택적으로 용착되어 전체의 열전 소자를 전기적으로 직렬연결하는 전극; 교번하여 배치되는 열전 소자 사이에 충전(充塡)되며, 전극이 형성된 열전 소자의 외면에 코팅되는 내열성 절연 필름; 코팅된 내열성 절연 필름 상에 형성되는 스테인리스 패키지; 및 직렬연결을 이루는 전극의 양단에 연결되며, 스테인 리스 패키지로부터 인출되는 한 쌍의 인출 전선을 포함한다.
본 발명의 열전 소자는, 전극과 접촉하는 상부와 하부에 확산 방지층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 확산 방지층은 니켈, 코발트 또는 철 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내열성 절연 필름은 폴리이미드(polyimide) 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스테인리스 패키지는 진공 압착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발전용 열전 모듈의 제조 방법은, p형 열전 소자와 n형 열전 소자 사이에 내열성 절연 필름을 형성한 후 일방향으로 교번시켜 배치하는 열전 소자 배치 단계; 이웃하는 p형과 n형 열전 소자의 상면 또는 하면에 전극을 형성하며, 일방향의 양단 열전 소자로부터 전극을 돌출시키는 전극 형성 단계; 전극이 형성된 일방향 열전 소자를 단위 모듈로 하여 복수의 단위 모듈을 구비하고, 단위 모듈 사이에 내열성 절연 필름을 형성한 후 서로 나란히 배치하는 열전 모듈 배치 단계; 전체 열전 소자가 전기적으로 직렬연결되도록 단위 모듈 간의 이웃하는 돌출 전극들을 선택적으로 용착하는 전극 용착 단계; 한 쌍의 인출 전선을 직렬연결을 이루는 전극의 양단에 연결하는 인출 전선 형성 단계; 전극이 용착된 열전 모듈의 외면에 내열성 절연 필름을 코팅하는 내열성 절연 필름 코팅 단계; 및 코팅된 내열성 절연 필름 상에 스테인리스 패키지를 형성하는 스테인리스 패키지 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 전극과 접촉하는 열전 소자의 상부와 하부에 확산 방지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 확산 방지층은 니켈, 코발트 또는 철 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내열성 절연 필름은 폴리이미드 재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스테인리스 패키지는 진공 압착 방법으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제 해결 수단에 의해, 본 발명의 발전용 열전 모듈은 크기 및 형상 변경이 용이하고, 제조 공정이 간단한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발전용 열전 모듈은 내부 저항을 감소시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A' 절취선에 따라 자른 발전용 열전 모듈의 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B' 절취선에 따라 자른 발전용 열전 모듈의 일부 구성 요소만을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈은 열전 소자(210), 전극(220), 내열성 절연 필름(230), 스테인리스 패키지(240) 및 인출 전선(250)을 포함한다.
열전 소자(210)는 p형 열전 소자와 n형 열전 소자가 일방향으로 교번하여 배치되며, 일방향의 직각방향으로도 교번하여 배치되어, 평면상에서 볼 때(도 4 참고), 매트릭스 형상을 이룬다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 열전 소자(210)는, 전극(220)과 접촉하는 상부와 하부에 확산 방지층(도시하지 않음)을 더 형성하는 것이 가능하다. 이는 열전 소자(210)와 전극(220) 사이의 확산을 방지하기 위한 것이다. 확산 방지층으로는 니켈(Ni), 코발트(Co) 또는 철(Fe) 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
전극(220)은 일방향으로 이웃하는 p형과 n형 열전 소자(210)의 상면 또는 하면에 구리(Cu) 또는 은(Ag) 재질로 형성되어, 이웃하는 p형과 n형 열전 소자(210)를 서로 전기적으로 연결하는 열전 소자 연결 전극(221)을 포함한다. 또한, 전극(220)은 일방향의 양단 열전 소자로부터 돌출시킨 돌출 전극(222)과, 이웃하는 돌출 전극(222)을 선택적으로 용착하는 용착 전극(223)을 포함한다.
이에 따라, 전극(220)은, 도 4에 나타내어진 열전 소자(210)의 매트릭스 형상에 대하여 지그재그 방향으로 진행하는 화살표의 진행 방향과 같이, 전체의 열전 소자(210)를 전기적으로 직렬연결한다. 열전 소자(210)의 직렬연결에 의하여 복수의 n형 열전 소자 및 p형 열전 소자 커플이 하나의 전기 에너지 이동로를 형성한다.
내열성 절연 필름(230)은 교번하여 배치되는 열전 소자(210) 사이에 충전되며, 전극(220)이 형성된 열전 소자(210)의 외면에 코팅된다. 따라서, 내열성 절연 필름(230)은 각 열전 소자(210) 사이를 절연하며, 전극(220)이 형성된 열전 소자(210) 상면과 하면, 그리고 외각에 위치하는 열전 소자(210)들의 측면을 외부로부터 절연한다. 여기서, 내열성 절연 필름(230)은 고내열성을 가지며 절연이 잘되는 고분자 재질인, 폴리이미드로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에서는, 종래의 발전용 열전 모듈에서 p형과 n형 열전 소자 사이에 공기 절연층을 두는 것과 달리, 얇은 내열성 절연 필름을 사용함으로써, 발전 효율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 내열성 절연 필름에 의한 절연층이 종래에 비하여 좁아지므로, 동일 면적당 열전 소자의 개수인, 충진율이 증가하여 열전 모듈의 전체 단면적이 증가하며, 이에 따라, 열전 모듈의 내부 저항을 감소시킬 수 있기 때문에 발전 효율이 향상된다. 아울러, 내열성 절연 필름은, 공기 절연층에 비하여 내열 효과와 절연 효과가 우수하며, 열전 모듈의 기계적 강도도 증가하기 때문에, 압축 또는 전단응력에 대한 안정성도 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는, 종래의 발전용 열전 모듈에서 열이 유입되고 배출되는 상하부의 절연을 위해 알루미나 절연판을 사용하는 것과 달리, 얇은 내열성 절연 필름으로 상하부를 절연함으로써, 열전 모듈을 소형화시킬 수 있고, 제조 공정을 용이하게 하며 제조 비용을 절감할 수 있다.
스테인리스 패키지(240)는 코팅된 내열성 절연 필름(230) 상에 형성되어, 외부로부터의 충격 등으로부터 열전 모듈을 보호한다.
한편, 스테인리스 패키지(240)를 내열성 절연 필름(230) 상에 형성할 때, 진공 압착시킴으로써, 스테인리스 패키지(240) 내부의 열전 모듈을 진공 분위기로 만든다. 이에 따라, 열전도율이 감소하기 때문에, 열전 모듈에서 열이 유입되는 상층과 열이 배출되는 하층의 온도차 유지가 용이해진다. 또한, 열전 모듈의 내구성을 향상시킬 수 있고, 공기층에 의한 저항 발생을 방지할 수 있다.
인출 전선(250)은 직렬연결을 이루는 전극(230)의 양단, 즉 도 4에서 화살표의 인입 부분과 화살표의 인출 부분의 돌출 전극(222) 각각에 연결되며, 스테인리스 패키지(240)로부터 인출되어 한 쌍을 이룬다. 인출 전선(250)을 통하여 열전 소자(210)에서 발생되는 전기 에너지가 외부로 출력된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈은 내부 저항을 감소시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 그 구조적 특성상 크기 및 형상 변경이 용이하고, 제조 공정을 간단히 할 수 있다. 이에 관한 보다 구체적인 설명은 다음의 도 5 내지 도 6g를 참조하여 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 6a 내지 도 6g는 도 5의 각 제조 단계별 발전용 열전 모듈의 형상을 나타낸 도면이다.
도 5를 기본 도면으로 하고, 각 단계별로 도 6a 내지 도 6g를 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈의 제조 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 5 및 도 6a와 같이, 열전 소자 배치 단계(S510)에서는 p형 열전 소자(210)와 n형 열전 소자(210) 사이에 내열성 절연 필름(230)을 형성한 후 일방향으로 교번시켜 배치한다. 이때, 열전 소자(210)는 가압소결법으로 제조한 p형, n형 열전 소자 펠릿(pellet)을 가로, 세로 길이가 3mm ~ 10mm, 높이가 1mm ~ 5mm인 직육면체 형태로 잘라서 형성한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈의 제조 방법은, 열전 소자(210)의 전극(220)과 접촉하는 상부와 하부에 확산 방지층(도시하지 않음)을 더 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 가능하다. 이는 열전 소자(210)와 전극(220) 사이의 확산을 방지하기 위한 것이다. 확산 방지층으로는 니켈(Ni), 코발트(Co) 또는 철(Fe) 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 내열성 절연 필름(230)은 고내열성을 가지며 절연이 잘되는 고분자 재질인, 폴리이미드로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5 및 도 6b와 같이, 전극 형성 단계(S520)에서는 이웃하는 p형과 n형 열전 소자(210)의 상면 또는 하면에 열전 소자 연결 전극(220(221))을 형성하며, 일방향의 양단 열전 소자(210)로부터 돌출시킨 돌출 전극(220(222))을 형성 한다.
다음으로, 도 5 및 도 6c와 같이, 열전 모듈 배치 단계(S530)에서는 전극이(220(221, 222)) 형성된 일방향 열전 소자(210), 즉 도 6c에서 좌우 방향의 일렬의 열전 소자를, 단위 모듈로 하여 복수의 단위 모듈을 구비하고, 단위 모듈 사이에 내열성 절연 필름(230, 도 6c에서는 좌우 방향 내연성 절연 필름)을 형성한 후 서로 나란히 배치한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 단위 모듈을 적층하거나 단위 모듈 간의 좌우 배치(도 6c에서는 상하 배치)에 의해, 열전 모듈의 확장성을 가진다.
다음으로, 도 5 및 도 6d와 같이, 전극 용착 단계(S540)에서는 전체 열전 소자(210)가 전기적으로 직렬연결되도록 단위 모듈 간의 이웃하는 돌출 전극(222)을 선택적으로 용착하여 용착 전극(223)을 형성한다.
다음으로, 도 5 및 도 6e와 같이, 인출 전선 형성 단계(S550)에서는 한 쌍의 인출 전선(250)을 직렬연결을 이루는 전극(210)의 양단에 연결한다.
다음으로, 도 5 및 도 6f와 같이, 내열성 절연 필름 코팅 단계(S550)에서는 전극(220)이 용착된 열전 모듈의 외면에 내열성 절연 필름(230)을 코팅한다.
다음으로, 도 5 및 도 6g와 같이, 스테인리스 패키지 형성 단계(S560)에서는 코팅된 내열성 절연 필름(230) 상에 스테인리스 패키지(240)를 형성한다. 이때, 스테인리스 패키지(240)를 진공 압착 방법으로 압착시킴으로써, 스테인리스 패키지(240) 내부의 열전 모듈을 진공 분위기로 만든다. 이에 따라, 열전도율이 감소하고, 내구성이 향상되며, 공기층에 의한 저항 발생을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 단위 모듈을 적층하거나 단위 모듈 간의 좌우 배치함으로써, 열전 모듈의 확장성을 가진다. 이에 따라, 열전 모듈의 크기 및 형상을 용이하게 변경할 수 있으며, 특히 발전용 열전 모듈은 사용되는 시스템에 따라 다양하게 응용될 수 있어야 하는 점을 고려하여, 본 발명의 일실시예의 제조 방법에 따라 열전 모듈의 크기를 용도에 맞게 다양하게 제작할 수 있다.
또한, 단위 모듈의 임의 배치에 의해 크기 및 형상을 결정한 후, 전체 열전 소자가 직렬 연결이 되도록 돌출 전극 간을 선택적으로 용착해줌으로써, 열전 모듈을 간단하게 제조할 수 있으며, 앞서 언급한 바와 같이, 내열성 절연 필름, 스테인리스 패키지 등을 채용함에 따라 열전 모듈의 제조가 한층 더 용이해진다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범 위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 발전용 열전 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A' 절취선에 따라 자른 발전용 열전 모듈의 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B' 절취선에 따라 자른 발전용 열전 모듈의 일부 구성 요소만을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전용 열전 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6g는 도 5의 각 제조 단계별 발전용 열전 모듈의 형상을 나타낸 도면이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
210 : 열전 소자
220 : 전극
221 : 열전 소자 연결 전극
222 : 돌출 전극
223 : 용착 전극
230 : 내열성 절연 필름
240 : 스테인리스 패키지
250 : 인출 전극

Claims (10)

  1. p형과 n형이 일방향으로 교번하여 배치되며, 상기 일방향의 직각방향으로도 교번하여 배치되어, 매트릭스 형상을 이루는 복수의 열전 소자;
    상기 일방향으로 이웃하는 p형과 n형 열전 소자의 상면 또는 하면에 형성되어 서로 전기적으로 연결하며, 상기 일방향의 양단 열전 소자로부터 돌출시킨 돌출 부분이 이웃하는 돌출 부분과 선택적으로 용착되어 상기 전체의 열전 소자를 전기적으로 직렬연결하는 전극;
    상기 교번하여 배치되는 열전 소자 사이에 충전(充塡)되며, 상기 전극이 형성된 열전 소자의 외면에 코팅되는 내열성 절연 필름;
    상기 코팅된 내열성 절연 필름 상에 형성되는 스테인리스 패키지; 및
    상기 직렬연결을 이루는 전극의 양단에 연결되며, 상기 스테인리스 패키지로부터 인출되는 한 쌍의 인출 전선;
    을 포함하는 발전용 열전 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전 소자는, 상기 전극과 접촉하는 상부와 하부에 확산 방지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 확산 방지층은 니켈, 코발트 또는 철 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내열성 절연 필름은 폴리이미드(polyimide) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스테인리스 패키지는 진공 압착되는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈.
  6. p형 열전 소자와 n형 열전 소자 사이에 내열성 절연 필름을 형성한 후 일방향으로 교번시켜 배치하는 열전 소자 배치 단계;
    상기 이웃하는 p형과 n형 열전 소자의 상면 또는 하면에 전극을 형성하며, 상기 일방향의 양단 열전 소자로부터 전극을 돌출시키는 전극 형성 단계;
    상기 전극이 형성된 일방향 열전 소자를 단위 모듈로 하여 복수의 단위 모듈을 구비하고, 상기 단위 모듈 사이에 상기 내열성 절연 필름을 형성한 후 서로 나란히 배치하는 열전 모듈 배치 단계;
    상기 전체 열전 소자가 전기적으로 직렬연결되도록 상기 단위 모듈 간의 이웃하는 돌출 전극들을 선택적으로 용착하는 전극 용착 단계;
    한 쌍의 인출 전선을 상기 직렬연결을 이루는 전극의 양단에 연결하는 인출 전선 형성 단계;
    상기 전극이 용착된 열전 모듈의 외면에 내열성 절연 필름을 코팅하는 내열성 절연 필름 코팅 단계; 및
    상기 코팅된 내열성 절연 필름 상에 스테인리스 패키지를 형성하는 스테인리스 패키지 형성 단계;
    를 포함하는 발전용 열전 모듈의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극과 접촉하는 열전 소자의 상부와 하부에 확산 방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 확산 방지층은 니켈, 코발트 또는 철 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 내열성 절연 필름은 폴리이미드 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 스테인리스 패키지는 진공 압착 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 발전용 열전 모듈의 제조 방법.
KR1020090134091A 2009-12-30 2009-12-30 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법 KR20110077492A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090134091A KR20110077492A (ko) 2009-12-30 2009-12-30 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090134091A KR20110077492A (ko) 2009-12-30 2009-12-30 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110077492A true KR20110077492A (ko) 2011-07-07

Family

ID=44917077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090134091A KR20110077492A (ko) 2009-12-30 2009-12-30 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110077492A (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101304428B1 (ko) * 2011-08-12 2013-09-05 국방과학연구소 열전 레그, 그 제조방법 및 발전용 열전 모듈
KR101331996B1 (ko) * 2011-12-09 2013-11-25 주식회사 지멤스 써모파일 센서 및 그 제조방법
KR101454453B1 (ko) * 2013-08-09 2014-10-24 한국전기연구원 열전성능 향상을 위한 고온부 밀봉구조를 갖는 열전발전모듈
KR20160046646A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 열전소자 모듈 장치
KR20180023143A (ko) 2016-08-24 2018-03-07 공주대학교 산학협력단 액상스프레이 공정을 이용한 열전모듈의 제조 방법
KR20190048256A (ko) 2017-10-31 2019-05-09 한국전기연구원 확산방지층과 산화방지막이 형성된 열전레그 및 열전레그로 구성된 열전모듈
KR20210043903A (ko) * 2019-10-14 2021-04-22 가천대학교 산학협력단 열전 반도체 소자 및 이의 제조방법
KR20210054139A (ko) 2019-11-05 2021-05-13 여종빈 발전용 박막열전소자

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101304428B1 (ko) * 2011-08-12 2013-09-05 국방과학연구소 열전 레그, 그 제조방법 및 발전용 열전 모듈
KR101331996B1 (ko) * 2011-12-09 2013-11-25 주식회사 지멤스 써모파일 센서 및 그 제조방법
KR101454453B1 (ko) * 2013-08-09 2014-10-24 한국전기연구원 열전성능 향상을 위한 고온부 밀봉구조를 갖는 열전발전모듈
KR20160046646A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 열전소자 모듈 장치
KR20180023143A (ko) 2016-08-24 2018-03-07 공주대학교 산학협력단 액상스프레이 공정을 이용한 열전모듈의 제조 방법
KR20190048256A (ko) 2017-10-31 2019-05-09 한국전기연구원 확산방지층과 산화방지막이 형성된 열전레그 및 열전레그로 구성된 열전모듈
KR20210043903A (ko) * 2019-10-14 2021-04-22 가천대학교 산학협력단 열전 반도체 소자 및 이의 제조방법
KR20210054139A (ko) 2019-11-05 2021-05-13 여종빈 발전용 박막열전소자

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110077492A (ko) 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법
TWI299581B (en) Thermoelectric device and method of manufacturing the same
KR100630997B1 (ko) 열전 변환 장치 및 그 제조 방법
JPWO2005117154A1 (ja) 高密度集積型薄層熱電モジュール及びハイブリッド発電システム
TW201023408A (en) Thermoelectric device
JP2006294935A (ja) 高能率低損失熱電モジュール
JP2015070217A (ja) 熱電変換モジュール
US20120003771A1 (en) Method for Producing Thermoelectric Module
KR20130052361A (ko) 열전 모듈 및 이의 제조 방법
JP7104684B2 (ja) 光熱変換基板を備えた熱電変換モジュール
KR100658699B1 (ko) 유연성을 갖는 열전 모듈
KR20100025067A (ko) 요철 기판을 사용한 열전모듈 및 그 제조방법
JP2005277206A (ja) 熱電変換装置
CN103022338B (zh) 级联温差发电器件的制备方法
US11430936B2 (en) Thermoelectric module
JP2018093152A (ja) 熱発電デバイス
KR102571150B1 (ko) 열전 모듈
KR102429506B1 (ko) 열전 변환 모듈 및 그의 제조방법
KR101300758B1 (ko) 발전용 고효율 π형 열전모듈 및 그의 제조 방법
KR101471036B1 (ko) 관형 열전모듈 및 그 제조방법
EP3428981B1 (en) Thermoelectric conversion module
JP6781982B2 (ja) 熱電変換モジュールとその製造方法
CN110690339A (zh) 温差发电模块及其制造方法
KR102423607B1 (ko) 열전 모듈
CA3014407C (en) Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion element

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application